這是一個很好的問題,因為許多人質疑:到處都說光速恒定、光速不變,每秒約30萬千米,但光源有強有弱,有的燈光昏暗,有的很亮,還有激光、太陽光這種強烈的光,難道它們的速度都是一樣的?覺得令人難以置信。
首先給出答案:世界上所有的光都是光速。
這些光包括你能夠看得到的光還是看不到的光。因為光的速度就是光子的運行速度,光子一誕生,就是以每秒約30萬千米的速度運行,除非被阻擋吸收,它永遠也停不下來,這樣不管什么光源,運行速度就都是一樣的了。
嚴格說來光速每秒約30萬千米是指真空光速,在不同的介質中光速是不一樣的。如在空氣中與真空差不多,在水中光速約22.5萬km/s,在冰中為2.3km/s,在酒精中為2.2km/s,在玻璃中為2.0km/s。
光就是電磁波,因為所有的電磁波都是以光子為媒介傳輸的。電磁波波長有短有長,波長越長頻率越低,能量越弱;越短頻率越高,能量越強。人們日常生活中說的光,也就是肉眼可見的光叫可見光,是電磁波譜中一個很窄的波段,波長在380nm~760nm之間。
比760nm長的光波有無線電波(包括長波、中波、短波、微波)、紅外形等;比380nm短的光波有紫外線、X射線、γ射線。這些比可見光長和短的電磁波都看不到,因此也可以叫不可見光。
所有的光真空運行速度都為每秒約30萬千米,不管是看得見的光還是看不見的光都是這個速度。在看得見的光里面,不管是很亮的光,還是幽暗很弱的光,哪怕一個螢火蟲,其運行速度都是一樣的。所不同的是光越亮能量就越強,越暗能量就越弱。
可見光亮與暗的主要原因。
可見光的亮與不亮,導致的能量大小,不是由于它們波長和頻率決定的,而是光源發出的光子數量決定的,一個光源發出的光子數量越多,能量就越強,就越亮,反之,相對就暗。
可見光是復合光,在三棱鏡的折射下會散射出紅橙黃綠青藍紫七種顏色,這七種顏色波長依次從760nm縮短到380nm,頻率也是有低到高,因此這七種顏色光的強度是不一樣的,以紅光波長最長,頻率最低,強度最弱;而紫光波長最短,頻率最高,強度最高。
但在日常生活中,紅光和黃光穿透率比其他光更高,因此用在信號燈和汽車尾燈、防霧燈等方面,這是因為紅光、黃光相對波長較長,在充滿顆粒物的空氣中,就更能繞過障礙物傳播得更遠。
光的亮度強弱雖然傳播速度是一樣的,但傳播距離就不同了,因為弱光在傳播過程中與路途空間粒子交互作用被吸收得更快,因此傳播距離就相對較短;而強光光子更多,同等距離被吸收后留下的光子更多,因此就相對傳播更遠。
我們每天都生活在光子的海洋中,這些光子有多少呢?我們可以簡單計算出普通燈光發射的光子數:在有5%的能量轉化為可見光的條件下,1支40瓦的白熾燈,每秒發射的光子數可達10^16個,也就是1億億個;當燈泡功率為100瓦時,每秒發射光子數為1.4*10^19個。
不同功率的燈發出的能量是不一樣的,但每一個光子的速度都是相同的。
人眼感光的最大能力。
人眼看到的一切都是通過光來實現的。人眼能否看到光,不僅僅在于光子發出的多少,而是進入人眼視網膜光子的個數多少。那么人類的眼睛要多少光子才能感光呢?
上世紀40年代以來,科學家們就力圖檢測出人眼的最大分辨率,也就是最小能夠分辨幾個光子。實驗發現,視網膜的視桿細胞對光線具有極大敏感性,但在接受視覺信號時,人眼有避免錯誤降低資訊噪音的功能,這樣就會有90%以上的光線被眼睛的其他部分,如晶狀體等反射或吸收掉,由此到不了視網膜。
瑞士日內瓦大學部光量子科學家Nicolas Gisin領導的團隊,做了一項人眼感光實驗,她用30個光子精準地對準測試者眼睛發射,希望有3個光子到達視桿細胞,有效引起視覺神經沖動。實驗取得成功,這是迄今關于人類眼睛最大靈敏度的證據,就是可以看到3個光子。
人眼能夠看到1個光子嗎?實驗依然在進行中,迄今尚沒有得到可靠結論。
當然,即便看到3個光子,也是在視力非常好,而且在暗室中注意力非常集中條件下測試的結果。日常生活中,人們是很難感受到3個光子的。這一個遙遠的物體,雖然發射出無數光子,但到達我們視網膜的很可能達不到感光程度,就看不到了。
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你這講的不完善,光有波粒二相性,不同介質有不同的傳播速度
嚴格說來光速每秒約30萬千米是指真空光速,在不同的介質中光速是不一樣的。如在空氣中與真空差不多,在水中光速約22.5萬km/s,在冰中為2.3km/s,在酒精中為2.2km/s,在玻璃中為2.0km/s。這句話km/s這個單位是正確的嗎?有點慢的太厲害了